(57)【要約】【課題】硫化物系蛍光体を使用して白色光を得る半導体発光装置において課題とされているリードフレームの表面の黒化により反射率が低下するのを防止する。【解決手段】半導体発光装置１は、電極３ａ，３ｂを備えたＬＥＤ３と、ＬＥＤ３を搭載した基板４と、ＬＥＤ３の電極３ａ，３ｂにボンディングワイヤ５，６を介して接続されているリードフレーム７，８と、ＬＥＤ３と基板４及びボンディングワイヤ５，６を封入（埋設）した状態でリードフレーム７，８に設けられた封止樹脂９と、を備えている。封止樹脂９内には硫化物系蛍光体１０が混入されていて、ＬＥＤ３から出射された光を硫化物系蛍光体１０に当てることにより白色光を得るようになっている。リードフレーム７，８の表面の反射膜層１４を、硫化物系蛍光体１０の硫化物によって黒化され難いスズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタルの何れかで形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと、前記発光ダイオードを搭載した基板と、前記発光ダイオードの電極にボンディングワイヤを介して接続されているリードフレームと、前記発光ダイオードと前記基板及び前記ボンディングワイヤを封入して前記リードフレームに設けられた封止樹脂と、を備え、前記封止樹脂内に硫化物系蛍光体を混入し、前記発光ダイオードから出射された光を前記硫化物系蛍光体に当てることにより白色光を得る半導体発光装置において、
前記リードフレームは、表面に反射面を備え、該反射面は、スズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタルの何れかの素材で形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記リードフレームの反射面は、リードフレームのベース材の表面にスズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタルの何れかで反射膜層を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記反射膜層は、少なくとも前記硫化物系蛍光体を混入した封止樹脂が接触するリードフレームの表面部分に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記封止樹脂は、透明な樹脂で形成されていてレンズの機能を有していることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色以外の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）、例えば青色のＬＥＤを使用して白色光を得る半導体発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
青色、さらには紫外線の発光が可能なＬＥＤとして、窒化ガリウム（ＧａＮ）に代表されるウルツ鉱型結晶構造を有する窒化物系１１１−Ｖ族化合物半導体をサファイヤ基板等の上にエピタキシャル成長させて発光ダイオードを形成した所謂ＧａＮ系ＬＥＤが知られている。
【０００３】
前記ＧａＮ系ＬＥＤを使用した半導体発光装置として、例えば図１５に示すものが知られている。前記半導体発光装置１０１は、ＧａＮ系ＬＥＤ１０２がサファイヤ基板１０３を介してリードフレーム１０４の上部に設けられた凹部１０４ａの底面に接着剤１０５で接着されている。前記凹部１０４ａの底面および内壁面は反射面になっている。前記ＧａＮ系ＬＥＤ１０２のｐ側電極１０６はワイヤー１０７により前記リードフレーム１０４にボンディングされ、ｎ側電極１０８はワイヤー１０９により他のリードフレーム１１０にボンディングされている。前記ＧａＮ系ＬＥＤ１０２は、集光機能を持たせる等の目的で前記サファイヤ基板１０３やリードフレーム１０４、１１０とともにレンズ形状の封止樹脂１１１内に封止されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記半導体発光装置１０１を基にし、図１６に示すように、前記封止樹脂１１１内に蛍光体１１２に混在させ、前記ＬＥＤ１０２から発射された光の一部を前記蛍光体１１２に当てることにより白色光を得るようにした半導体発光装置２０１が開発されている。
【０００５】
前記蛍光体１１２は、イットリューム、アルミニューム、ガーネットを成分とする所謂ＹＡＧ系蛍光体（例えば、特許文献２参照）と、硫化カドミウムナノ結晶やセレン化物硫黄ベース等を成分に持つ硫化物系蛍光体（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【特許文献１】特開平１０−３０８５３２号公報
【特許文献２】特開２０００−１８３４０８号公報
【特許文献３】特開２００５−３３６０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記ＹＡＧ系蛍光体は、品質が安定していて信頼性に優れるが、構成スペクトルに偏りがあり、照明に使用した場合に、演色性が低い。また、液晶等のバックライトに用いた場合に、色再現性が低くなる。
【０００７】
一方、前記硫化物系蛍光体は、前記ＹＡＧ系蛍光体ほど構成スペクトルに偏りがなく、照明に使用した場合に、演色性が高くなる。また、液晶等のバックライトに用いた場合に、色再現性を向上させることができるが反面、高湿環境下において使用した場合に前記半導体発光装置の封止樹脂内に侵入してきた水分により、前記硫化物系蛍光体中の硫化物が分離して前記リードフレームの表面の反射膜層に悪影響を及ぼす。特に、従来は前記リードフレームの表面に銀メッキを施して反射膜層を形成していため、前記硫化物系蛍光体から分離した硫化物によって前記反射膜層が硫化を起こし、所謂黒化して、反射膜層の反射率を著しく低下させ、半導体発光装置の光学特性を著しく劣化させるという問題点があった。図１７は、硫化物系蛍光体を使用した白色半導体発光装置を４５℃、９５％ＲＨ，５００Ｈの耐久性試験（エージング試験）を行った場合の輝度特性の劣化を示す実験データであり、輝度特性は５００Ｈ使用後に６０％以下に劣化する。
【０００８】
本発明は、硫化物系蛍光体を使用し、該硫化物系蛍光体から硫化物が分離した場合でも前記反射膜層が硫化によって黒化するなどして反射率が低下するのを抑制することのできる半導体発光装置を提供することを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＬＥＤと、前記ＬＥＤを搭載した基板と、前記ＬＥＤの電極にボンディングワイヤを介して接続されているリードフレームと、前記ＬＥＤと前記基板及び前記ボンディングワイヤを埋め込んだ状態で前記リードフレームに設けられた封止樹脂と、を備え、前記封止樹脂内に硫化物系蛍光体を混入し、前記ＬＥＤから出射された光を前記硫化物系蛍光体に当てることにより白色光を得る半導体発光装置において、
前記リードフレームの少なくとも表面を、スズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタルの何れかで形成した。
【発明の効果】
【００１０】
前記硫化物系蛍光体中の硫黄分が分離して、前記透明樹脂製の被覆部内に染み出し、染み出した硫黄分に前記リードフレームの表面が曝される場合でも、前記リードフレームの表面は、銀よりも硫化が起こり難いスズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタルの何れかで形成されているので、前記硫化による前記リードフレームの表面の黒化等が抑制され、前記リードフレームの表面の反射効率を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の半導体発光装置を図面を参照して説明する。図１〜図９は半導体発光装置１の第１の実施の形態を示す。
【００１２】
図１は半導体発光装置１の斜視図である。前記半導体発光装置１は、合成樹脂により直方体形状に形成された外筐２内に、一対の電極３ａ，３ｂを備えたＬＥＤ３と、前記ＬＥＤ３を搭載した基板４と、前記ＬＥＤ３の電極３ａ，３ｂにボンディングワイヤ５，６を介して接続されている一対のリードフレーム７，８と、前記ＬＥＤ３、前記基板４、前記ボンディングワイヤ５，６を封入している（埋め込んでいる）封止樹脂９と、を備えている。前記封止樹脂９は、レンズを構成している。前記封止樹脂９内には硫化物系蛍光体１０が混入されている。前記リードフレーム７，８の一部７ａ，７ｅ、８ａ，８ｅは、前記外筐２の外部に配置されている。
【００１３】
図２は図１の半導体発光装置１から外筐２を取り除いた状態の斜視図、図３は図１の平断面図、図４は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
前記ＬＥＤ３には青色或いは紫外線を発するＧａＮ系ＬＥＤが用いられている。前記ＬＥＤ３は透明な接着剤１１により基板４上に接着されている。
【００１５】
前記基板４には透明で絶縁性を有するサファイヤ基板が用いられている。前記基板４は、リードフレーム７に透明な接着剤１２で接着されている。前記ＬＥＤ３の電極３ａは、ボンディングワイヤ５によって前記リードフレーム７のランド部７ｆに接続されている。また、前記ＬＥＤ３の電極３ｂは、ボンディングワイヤ６によって前記リードフレーム８ランド部８ｆに接続されている。
【００１６】
前記リードフレーム７は、略方形状のベース部７ａと、該ベース部７ａの第１の辺７ｂ側に略直角に起立した状態で設けられた第１の折曲部７ｃと、前記ベース部７ａの第２の辺７ｄ側に略直角に起立した状態で設けられた第２の折曲部７ｅと、を備えている。そして、前記第１の折曲部７ｃの内面に前記基板４およびＬＥＤ３が搭載されているとともに、前記第１の折曲部７ｃの内面に設けたランド部７ｆに前記ボンディングワイヤ５の一端部が接続されている。また、前記ベース部７ａおよび第２の折曲部７ｅは、前記外筐２の外部に配置される。
【００１７】
前記リードフレーム８も前記リードフレーム７と同様に略方形状のベース部８ａと、該ベース部８ａの第１の辺８ｂ側に略直角に起立した状態で設けられた第１の折曲部８ｃと、前記ベース部８ａの前記第１の辺８ｂに連続する第２の辺８ｄ側に略直角に起立した状態で設けられた第２の折曲部８ｅと、を備えている。そして、前記第１の折曲部７ｃの内面に設けたランド部８ｆに前記ボンディングワイヤ６の一端部が接続されている。また、前記ベース部８ａおよび第２の折曲部８ｅは、前記外筐２の外部に配置される。
【００１８】
前記リードフレーム７は、図４に示すように、銅等のベース材１３の表面に、前記銀よりも硫化が起こり難い素材、例えばスズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタル等によって反射膜層１４を設けることにより形成されているが、素材が比較的安価な場合にはリードフレーム全体を前記素材で形成してもよい。前記反射膜層１４はメッキや蒸着或いはスパッタ等の方法により形成される。前記反射膜層１４は硫化等が発生し易い前記封止樹脂９が接触する部分を含む前記第１の折曲部８ｃの表面に形成されている。前記リードフレーム８も同様に形成されている。
【００１９】
前記封止樹脂９は、前記リードフレーム７，８の第１の折曲部７ｃ，８ｃに跨って設けられていて、前記ＬＥＤ３、前記基板４、前記ボンディングワイヤ５，６を封入して、これらＬＥＤ３、前記基板４、前記ボンディングワイヤ５，６を保護している。前記封止樹脂９は、レンズの機能を有している。
【００２０】
前記封止樹脂９内には硫化物系蛍光体１０の微粒子が混入されている。前記硫化物系蛍光体１０は、前記ＬＥＤ３からの青色光が当たると、前記青色光の波長を変えて黄色や黄橙色の光に変換する。
【００２１】
前記外筐２は、図１に示すように、前記封止樹脂９の前面側を露出させた状態で該封止樹脂９の周縁部を囲繞しているとともに、図２に示すように、前記リードフレーム７，８の第１の折曲部７ｃ，８ｃ、基板４、ＬＥＤ３等を封止している。前記外筐２は、白色不透明の合成樹脂で形成されている。
【００２２】
次に、前記半導体発光装置１の製造方法の一例を簡単に説明する。
【００２３】
先ず図５に示すように、ＬＥＤ３を基板４上に接着剤１１で接着したのち、該基板４を接着剤１２でリードフレーム７の第１の折曲部７ｃに接着する。
【００２４】
次に、図６に示すように、リードフレーム７とリードフレーム８を所定の間隔δをもって並べた状態で成形金型（図示省略）内に収容して中空部２ａを有する外筐２をモールド成形して、外筐２とリードフレーム７とリードフレーム８を一体化する。
【００２５】
次に、図７に示すように、ＬＥＤ３の電極３ａとリードフレーム７のランド部７ｆをボンディングワイヤ５で接続する一方、ＬＥＤ３の電極３ｂとリードフレーム８のランド部８ｆをボンディングワイヤ６で接続する。
【００２６】
次に、前記外筐２の中空部２ａ内に、硫化物系蛍光体１０の微粒子を混入した樹脂を注入、硬化させて、図３に示すように、前記ＬＥＤ３、前記基板４、前記ボンディングワイヤ５，６を封入、保護し、且つレンズ機能を有する封止樹脂９を形成することにより、半導体発光装置１が形成される。
【００２７】
次に、前記半導体発光装置１の使用例および前記半導体発光装置１の作用について説明する。
【００２８】
前記半導体発光装置１は、例えば図８に示すように、液晶表示装置５１において液晶パネル５２を背面側から照射するバックライト装置５３の光源として使用される。
【００２９】
前記バックライト装置５３は、前記半導体発光装置１を搭載したプリント基板５４と、該プリント基板５４に反射シート５５を介して載置された導光板５６と、該導光板５６上に載置された拡散シート５７と、複数のプリズムシート５８と、を備えている。そして、半導体発光装置１により前記導光板５６の入射面５６ａから前記導光板５６内に入射した光を前記拡散シート５７および複数のプリズムシート５８により屈折させて前記液晶パネル５２の背面を照射する。
【００３０】
次に、前記半導体発光装置１の作用について説明する。図９に示すように、前記ＬＥＤ３から青色光Ｂが出射されると、その一部は前記硫化物系蛍光体１０の微粒子に当たる。前記硫化物系蛍光体１０に当たった青色光Ｂは、波長を変えて黄色光Ｙや黄橙色光に変換される。黄色光Ｙや黄橙色光は赤色光Ｒと緑色光Ｇの波長を含むので、これらの光が加色混合され白色光Ｗとなって、前記レンズの機能を有する封止樹脂９の前面から前記バックライト装置５３の導光板５６等に向けて出射される。なお、前記リードフレーム７，８に設けた反射膜層や前記白色の外筐３の内面に当たった光は、これらにより反射されて最終的に前記封止樹脂９の前面から前記バックライト装置５３の導光板５６等に向けて出射される。
【００３１】
第１の実施の形態の半導体発光装置１は、蛍光体として硫化物系蛍光体１０を使用したので、ＹＡＧ系蛍光体ほど構成スペクトルに偏りがなく、液晶表示装置４１のバックライト装置５３に使用した場合に、演色性が高くなり、色再現性を向上させることができる。
【００３２】
一方、硫化物系蛍光体１０は、高湿環境下において使用した場合に前記封止樹脂９内に侵入してきた水分により、前記硫化物系蛍光体中の硫化物が分離して前記リードフレーム７，８の表面の反射膜層１４に悪影響を及ぼすが、第１の実施の形態の半導体発光装置１においては、前記反射膜層１４を、スズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタル等の銀よりも硫化が起こり難い素材で形成したので、前記硫化による前記リードフレームの表面の黒化等が抑制され、前記リードフレームの表面の反射効率を良好に維持することができる。
【００３３】
図１０〜図１３は半導体発光装置１の第２の実施の形態を示す。この実施の形態は半導体発光装置２１を所謂砲弾型のランプ状に形成した場合を示す。この実施の形態において、半導体発光装置２１は、図１０に示すように、透明な合成樹脂により砲弾型のレンズ状に形成された外筐２２内に、一対の電極２３ａ，２３ｂを備えたＬＥＤ２３と、前記ＬＥＤ２３を搭載した基板２４と、前記ＬＥＤ２３の電極２３ａ，２３ｂにボンディングワイヤ２５，２６を介して接続されている一対のリードフレーム２７，２８と、前記ＬＥＤ２３と、前記基板２４と、前記ボンディングワイヤ２５，２６の一部を封入している（埋め込んでいる）封止樹脂２９と、を備えている。前記封止樹脂２９内には硫化物系蛍光体３０が混入されている。
【００３４】
前記ＬＥＤ２３には青色或いは紫外線を発するＧａＮ系ＬＥＤが用いられている。前記ＬＥＤ２３は透明な接着剤３１により基板２４上に接着されている。
【００３５】
前記基板２４には透明で絶縁性を有するサファイヤ基板が用いられている。前記基板２４は、リードフレーム２７の上端部に設けた椀型の基板取付部２７ａに透明な接着剤３２で接着されている。前記ＬＥＤ３の電極２３ａは、ボンディングワイヤ２５によって前記リードフレーム２７のランド部２７ｃに接続されている。また、前記ＬＥＤ２３の電極２３ｂは、ボンディングワイヤ２６によって前記リードフレーム２８のランド部２８ａに接続されている。
【００３６】
前記リードフレーム２７は、細長い直方体形状に形成されていて、上端部に椀型の基板取付部２７ａを備えていて、該基板取付部２７ａに前記基板２４が取付けられている。前記椀型の基板取付部２７ａの表面にはスズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタル等の銀よりも硫化が起こり難い素材によって反射膜層３３が形成されている。前記リードフレーム２７の下端部２７ｂは前記外筐２２の外部に突出している。前記椀型の基板取付部２７ａの上端の円周面上にはランド部２７ｃが設けられていて、該ランド部２７ｃに前記ボンディングワイヤ２５が接続されている。
【００３７】
前記リードフレーム２８も前記前記リードフレーム２７と同様に細長い直方体形状に形成されていて、上端にランド部２８ａが設けられていて、該ランド部２８ａに前記ボンディングワイヤ２６が接続されている。前記リードフレーム２８の下端部２８ｂは前記外筐２２の外部に突出している。
【００３８】
前記封止樹脂２９は、前記椀型の基板取付部２７ａ上に略半球形状に盛り上げた状態に形成されていて、前記ＬＥＤ２３と前記基板２４および前記ボンディングワイヤ２５，２６の一部を封止している。
【００３９】
前記外筐２は、前記リードフレーム２７，２８の上部と、前記ＬＥＤ２３と、前記基板２４および前記ボンディングワイヤ２５，２６を封止した状態で砲丸型のレンズ状に形成されている。
【００４０】
次に、前記半導体発光装置２１の製造方法の一例を簡単に説明する。
【００４１】
先ず図１１に示すように、ＬＥＤ２３を基板２４上に接着剤３１で接着したのち、該基板２４を接着剤３２でリードフレーム２７の椀型の基板取付部２７ａ内のフラットな底面２７ｃ上に接着する。
【００４２】
次に、図１２に示すように、ＬＥＤ２３の電極２３ａとリードフレーム２７のランド部２７ｃをボンディングワイヤ２５で接続する一方、ＬＥＤ２３の電極２３ｂとリードフレーム２８のランド部２８ａをボンディングワイヤ２６で接続する。
【００４３】
次に、図１３に示すように、前記リードフレーム２７の椀型の基板取付部２７ａ内に硫化物系蛍光体３０の微粒子を混入した樹脂を注入し、略半球形状に盛り上げた状態にして硬化させて、前記ＬＥＤ２３と前記基板２４および前記ボンディングワイヤ２５，２６の一部を封入した封止樹脂２９を形成する。
【００４４】
次に、図１０に示すように、前記リードフレーム２７，２８の上部と、前記ＬＥＤ２３と、前記基板２４および前記ボンディングワイヤ２５，２６を封止した状態で外筐２を砲丸型のレンズ状に樹脂成形することにより第２の実施の形態の半導体発光装置２１が形成される。
【００４５】
第２の実施の形態の半導体発光装置２１は、上述のような構成であって、第２の実施の形態の半導体発光装置１と同様に前記ＬＥＤ２３から青色光Ｂが出射されると、その一部は前記硫化物系蛍光体３０の微粒子に当たる。前記硫化物系蛍光体３０に当たった青色光Ｂは、波長を変えて黄色光Ｙや黄橙色光に変換される。黄色光Ｙや黄橙色光は赤色光Ｒと緑色光Ｇの波長を含むので、これらの光が加色混合され白色光となって、封止樹脂２９および前記レンズの機能を有する外筐２２の周面から外部に向けて出射される。
【００４６】
第２の実施の形態の半導体発光装置２１においては、前記椀型の基板取付部２７ａの表面の反射膜層３３を、スズ、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、ビスマス、ロジウム、チタン、タンタル等の銀よりも硫化が起こり難い素材で形成したので、前記硫化や前記リードフレームの表面の黒化等が抑制され、前記リードフレームの表面の反射効率を良好に維持することができる。
【００４７】
図１４は第３の実施の形態の半導体発光装置４１を示す。この実施の形態において、半導体発光装置４１は、外筐２２内に硫化物系蛍光体３０の微粒子を混入することにより、前記第２の実施の形態の半導体発光装置２１において、リードフレーム２７の椀型の基板取付部２７ａ上の封止樹脂２９を無くして、構成や製造を簡素化したものである。他の構成は第２の実施の形態の場合と同じであるので同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施の形態の半導体発光装置の斜視図。
【図２】外筐を取り外した状態の斜視図。
【図３】第１の実施の形態の半導体発光装置の平断面図。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図。
【図５】第１の実施の形態の半導体発光装置の組付け工程図。
【図６】第１の実施の形態の半導体発光装置の組付け工程図。
【図７】第１の実施の形態の半導体発光装置の組付け工程図。
【図８】第１の実施の形態の半導体発光装置の使用例を示す断面図。
【図９】第１の実施の形態の半導体発光装置の作用を示す説明図。
【図１０】第２の実施の形態の半導体発光装置の斜視図。
【図１１】第２の実施の形態の半導体発光装置の組付け工程図。
【図１２】第２の実施の形態の半導体発光装置の組付け工程図。
【図１３】第２の実施の形態の半導体発光装置の組付け工程図。
【図１４】第３の実施の形態の半導体発光装置の斜視図。
【図１５】従来例の断面図。
【図１６】他の従来例の断面図。
【図１７】硫化物蛍光体を使用した半導体発光装置の輝度の劣化を示す説明図。
【符号の説明】
【００４９】
１…第１の実施の形態の半導体発光装置、２…外筐、３…発光ダイオード（ＬＥＤ）、３ａ，３ｂ…電極、４…基板、５…ボンディングワイヤ、６…ボンディングワイヤ、７…リードフレーム、７ａ…ベース部、７ｃ…第１の折曲部、７ｆ…ランド部、８…リードフレーム、９…封止樹脂、１０…硫化物蛍光体、１１…接着剤、１２…接着剤、１３…ベース材、１４…反射膜層、２１…第２の実施の形態の半導体発光装置、２２…外筐、２３…ＬＥＤ、２３ａ，２３ｂ…電極、２４…基板、２５…ボンディングワイヤ、２６…ボンディングワイヤ、２７…リードフレーム、２７ａ…椀型の基板取付部、２７ｂ…下端部、２８…リードフレーム、２９…封止樹脂、３０…硫化物蛍光体、３１…接着剤、３２…接着剤、３３…反射膜層、４１…第３の実施の形態の半導体発光装置、５１…液晶表示装置、５２…液晶パネル、５３…バックライト装置、５４…プリント基板、５５…反射シート、５６…導光板、５６ａ…入射面、５７…拡散シート、５８…プリズムシート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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